Aula - Água e Eletrólitos (Engenharia de Alimentos).pdf

ÁGUA E ELETRÓLITOS
Profa. Dra. Mônica R. Mazalli

ÁGUA E ELETRÓLITOS
AGUA
Importância
Estrutura e Propriedades
Funções e distribuição no organismo
Eliminação
Eliminação
ELETRÓLITOS
Funções
Fontes
Absorção e Excreção

Importância da água
Nutriente essencial: manutenção e regulação
Indivíduo adulto: aproximadamente 70% do peso
Indivíduo adulto: aproximadamente 70% do peso
Funções importantes na fisiologia celular e na
nutrição decorrem de algumas de suas propriedades
físico-químicas

ESTRUTURA
ESTRUTURA
Cada molécula de água se
liga por ligações de
liga por ligações de
hidrogênio a quatro outras
moléculas (tetraedro).

Propriedades físico-químicas
Apresenta:
– Ponto de ebulição
– Ponto de fusão
– Ponto de fusão
– Calor latente de vaporização
– Constante dielétrica

Propriedade Comparação Vantagem para seres vivos
Constante
dielétrica
(80 a 20o
C)
alta
mantém íons separados em
solução; permite a mobilidade
iônica na fase aquosa
Calor de
Vaporização
(2,25 kJ.g-1
)
alto
permite ser utilizada como um
ótimo meio para transferência
de calor, como o suor, por
exemplo.
(2,25 kJ.g )
exemplo.
Calor específico
(4,18 J.g-1
.K-1
)
alto
impede variações bruscas na
temperatura ambiente; tende
a manter a temperatura do
organismo constante

Propriedades físico
Propriedades físico-
-químicas
químicas
Propriedades da água
Propriedades da água
- Capacidade de formar conjuntos de moléculas ordenadas no
espaço dão origem ao cristais de gelo.
- Energia das ligações: ligações de hidrogênio: 4,4kcal/mol
ligações covalentes (O-H): 110kcal/mol

FUNÇÕES NO ORGANISMO
Solvente, torna muitos solutos disponíveis para a função celular e
é um meio necessário para todas as reações.
Substrato participa nas reações metabólicas.
Componente estrutural que dá forma as células.
Essencial para os processos de digestão, absorção e excreção
(facilita o movimento no trato digestivo).
Desempenha papel chave na estrutura e função do sistema
circulatório e atua como meio de transporte para os nutrientes e
todas as substâncias corporais.

Mantém a estabilidade física e química dos fluidos intra e
extracelular.
Responsável pela manutenção da temperatura corporal: A
evaporação da transpiração resfria a superfície corporal durante
evaporação da transpiração resfria a superfície corporal durante
o tempo de calor
(600 Kcal de calor corporal são dissipadas durante a evaporação
de 1L de água transpirada)

Manutenção da forma das células dos tecidos
A dissolução e o transporte de eletrólitos é realizado pela
água: manutenção da pressão osmótica e da concentração
salina dos líquidos extra-celulares
salina dos líquidos extra-celulares

Quantidade de água no organismo
-Cerca de 70% do peso corporal do indivíduo adulto é constituído
pela água.
Distribuição da
água no
água no
organismo

Meio onde as
reações biológicas
acontecem

Quantidade varia principalmente com a idade.
Quantidade varia
com o tipo de
tecido.

Origem da água
Ingerida como bebida
Ingerida como constituinte dos alimentos
Água de origem metabólica: oxidação dos alimentos
A oxidação de 100g de gordura produz 107 g de água
A oxidação de 100g de gordura produz 107 g de água
A oxidação de 100g de carboidrato produz 55 g de água
A oxidação de 100g de proteína produz 41 g de água
Produzindo um Total de 200 a 300mL/dia.

+
H O C
O
R1
H O C
O
R1
C O
C
H O
H
H H
H
H
+
C O
C
H O
H
H R1
O
C
R2
O
C + 3 H O H
+
+ H O C R1
H O C
O
R1
C
H O
C O
H
H
H
H
C
H O
C O
H
H
R2
C
R3
O
C
+ 3 H O H
Glicerol Ácido carboxílico Triacilglicerol
(óleo ou gordura)
água
+

Mecanismos de perda de água
- Perda sensível: Excreção urinária e fecal
Quais substâncias que aumentam a excreção urinária???
- Perda insensível é contínua e geralmente inconsciente:
Exemplo: quando a água sai com o ar expirado dos pulmões ou
Exemplo: quando a água sai com o ar expirado dos pulmões ou
vapor de água escapa da superfície cutânea.
A transpiração, uma fonte detectável de perda de água é
diferente da perda insensível de água através da pele.

Mecanismos de perda de água
Em altitude elevada, baixa umidade e altas temperaturas
podem aumentar a perda insensível de fluido através dos
pulmões e perda sensível de fluidos pela transpiração.
Os atletas podem perder de 1361 a 1814g de fluido durante a
prática de exercício a 26,6°C e baixa umidade e até mais em
temperaturas mais altas.

Quando
Quando o
o consumo
consumo de
de água
água é
é insuficiente
insuficiente ou
ou a
a perda
perda
de
de água
água é
é excessiva
excessiva ???
Os rins
Os túbulos renais
A concentração de urina produzida pelos rins tem limite:
aproximadamente 1.400mOsm/L.

O
O que
que determina
determina a
a ingestão
ingestão de
de água?
água?
Em indivíduos saudáveis, a ingestão de água é controlada
principalmente pela sede. Os centros de controle da sede
estão localizados no hipotálamo, próximos aos centros que
regulam o hormônio antidiurético (ADH).
A sede é estimulada quando a osmolaridade plasmática
aumenta ou o volume intravascular diminui.
aumenta ou o volume intravascular diminui.
Osmolaridade: é uma medida das partículas osmoticamente
ativas por litro de solvente pela qual as partículas estão
dispersas.
É expresso como milosmole do soluto por litro de solvente
(mOsm/L).

O
O que
que determina
determina a
a ingestão
ingestão de
de água?
água?
A soma média da concentração de todos os cátions no soro é
cerca de 150mEq/L. Isso é equilibrado pelos 150mEq/L de
ânions, produzindo uma osmolaridade sérica total de cerca de
300mOsm/L.
Um desequilíbrio osmolar é causado por ganho ou perda de
Um desequilíbrio osmolar é causado por ganho ou perda de
água relativo a um soluto, ou um ganho ou perda de soluto
relativo à água.
Uma osmolalidade menor que 285mOsm/L geralmente indica
excesso de água;
Uma osmolalidade maior que 295mOsm/L geralmente indica
déficit de água;

O
O que
que determina
determina a
a ingestão
ingestão de
de água?
água?
A água é absorvida com rapidez porque se move
livremente através das membranas, por difusão
que é controlada pelas forças osmóticas gerada
pelos íons inorgânicos em solução no corpo.
pelos íons inorgânicos em solução no corpo.
Estômago
Intestino delgado e grosso

Equilíbrio hídrico
A quantidade de água consumida
diariamente é quase equivalente
à quantidade perdida.

Efeitos da Perda de
água
Perda de 10% de água
causa distúrbios graves
corporal pode causar a morte
Sinais da Desidratação: cefaléia, fadiga, apetite
diminuído, tontura, turgor cutâneo-pele flácida,
urina concentrada, mucosa da boca e nariz
seco, taquicardia.

Necessidades de água em condições normais
Necessidades de água em condições normais
Adultos 1mL/Kcal
Lactantes 1,5mL/Kcal
Peso corporal em adultos 35mL/kg (2 a 2,5L/dia)
Peso corporal em crianças 50 a 60 mL/kg

Os determinantes primários da manutenção das
necessidades de água são metabólicos
A ingestão de água pelo organismo deve ser suficiente para:
atingir as demandas metabólicas: influenciada pelo tamanho e
composição corporal, atividade física e febre.
equilibrar as perdas de água sensíveis e insensíveis:
transpiração e perspiração (evaporação do suor) e perda
insensível pelos pulmões que varia de acordo com a atividade,
altitude, umidade e temperatura.
manter uma carga de soluto renal tolerável: depende da
ingestão e da composição da dieta de uma pessoa.

O NRC (National Research Council) recomenda:
1mL de água/ kcal de energia gasta (condições médias de
gastos de energia e condições ambientais)
Os modelos clínicos são tipicamente baseados num homem médio de
70kg
70kg
A recomendação de energia para homens de 19 a 50 anos é de:
38 a 41kcal/kg/dia para a atividade média e moderada
2660 a 2870 Energia
(11 a 12 copos de água/dia)

Para indivíduos que estão acima ou abaixo do peso
médio de 70Kg
100 mL/kg Para os primeiros 10 kg
50 mL/kg Para os próximos10 kg
20 mL/kg Aqueles com menos de 50 anos de idade
15 mL Aqueles com mais de 50 anos de idade
Por exemplo, a necessidade de água para um homem de 40
Por exemplo, a necessidade de água para um homem de 40
anos com 170kg:
(primeiros 10kg = 1000mL) + segundos 10kg = 500 mL) +
(restantes 150 kg = 3000mL) = 4500mL

Um indivíduo com o peso de 170kg em função da
ingestão dietética aumentada pode receber mais água
a partir de:
alimentos sólidos (750 mL, aprox 3 copos) e do metabolismo
oxidativo (250 mL, aprox 1 copo) = 1000 mL
Mais um consumo de 1500 mL de fluidos= 2500 mL
4500mL-2500mL= 2000mL/250mL= 8 copos de água a mais
Total de 19 a 20 copos por dia

Um indivíduo com peso de 170kg
A Mesmo assim a sua necessidade de ingestão de fluido
deveria ser de até 14 copos dia.
A cada 11,36kg (menos de 50 anos) acima do peso ideal de
70kg aumenta a necessidade de água de mais um copo de
70kg aumenta a necessidade de água de mais um copo de
240mL
11,36kg x 20mL/kg = 227 mL (cerca de um copo)

ELETRÓLITOS
Os eletrólitos são substâncias que se dissociam em íons
positivos (cátions) e negativos (ânions) quando dissolvidos em
água.
Os eletrólitos são sais inorgânicos de Sódio, Potássio ou
Os eletrólitos são sais inorgânicos de Sódio, Potássio ou
Magnésio.
Um milequivalente (mEq) de qualquer substância tem a
capacidade de se combinar quimicamente com 1mEq de uma
substância com uma carga oposta.

ELETRÓLITOS
Teor mineral do corpo Concentração sérica Localização corporal
Sódio (Na+
) 2% 136 a 145mEq/L 30 a 40% esqueleto, fluido extracelular
Potássio (K+
) 5% 3,5 a 5mEq/L Fluido intracelular
Cloreto (Cl-
) 3% 96 a 106mEq/L Fluido cérebro espinhal, bile, sucos
gástrico e pancreático
Fonte: KRAUSE et al., 2005
Esses elementos estão distribuídos por todos os fluidos
corporais e estão envolvidos em pelo menos quatro
importantes funções corporais fisiológicas:

ELETRÓLITOS
Funções corporais fisiológicas
equilíbrio e distribuição da água;
equilíbrio osmótico;
equilíbrio osmótico;
equilíbrio ácido-base;
diferenciais de concentração intra e extracelular

Sódio
Principal cátion do fluido extracelular
Várias secreções como bile e suco pancreático contém
sódio.
A maior parte está no esqueleto, entretanto a maior parte
desse sódio é imutável ou apenas lentamente permutável
como aquele dos fluidos corporais.
Ao contrário da crença comum, o suor é hipotônico e
contém uma quantidade relativamente pequena de sódio.

Sódio-Funções
Como íon predominante do fluido extracelular, o sódio
regula o seu volume e o volume do plasma sanguíneo. O
sódio também auxilia na condução de impulsos nervosos e
no controle da contração muscular.
no controle da contração muscular.

Sódio
O sódio é rapidamente absorvido do intestino e
transportado para os rins, onde é filtrado e retorna para o
sangue para manter níveis apropriados. A quantidade
absorvida é proporcional ao consumo.
absorvida é proporcional ao consumo.
Cerca de 90 a 95% da perda normal de sódio do corpo é
através da urina, o restante pelas fezes e suor.
Normalmente a quantidade de sódio excretada diariamente
é igual a consumida.

Sódio-Equilíbrio
O equilíbrio de sódio é controlado pela aldosterona um
mineralocorticóide secretado pela córtex adrenal.
Quando os níveis de sódio no sangue aumentam, os
receptores da sede no hipotálamo estimulam a sensação de
sede. A ingestão de fluidos retorna os níveis de sódio ao
normal.
Quando os níveis de sódio no sangue estão baixos, a
excreção de sódio pela urina diminui ao normal.
O estrogênio pode causar a retenção de sódio e água. As
mudanças no equilíbrio de água e sódio durante o ciclo
menstrual, gravidez e com uso de anticoncepcional são
parcialmente atribuídas as mudanças nos níveis de
progesterona e estrogênio.

Sódio
Ingestão recomendada
Necessidades mínimas estimada de sódio, cloreto e potássio para pessoas sadias
Idade Peso (kg) Sódio (mg) Cloreto (mg) Potássio (mg)
Meses
0-5 4,5 120 180 500
6-11 8,9 200 300 700
Anos
1 11 225 350 1000
2-5 16 300 500 1400
6-9 25 400 600 1600
10-18 50 500 750 2000
18 70 500 750 2000
18 70 500 750 2000
- Um limite superior de 2,4g de sódio por dia ou 6,4g de cloreto de sódio por
dia foi recomendado
- A ingestão diária média de sal em dietas ocidentais é cerca de 10 a 12g (4 a
5g de sódio) per capita.
- Aproximadamente 3g de sal diário existe naturalmente nos alimentos,
- 3g são adicionados durante o processamento,
- 4g adicionados pelo indivíduo.

Sódio
Conseqüências
Uma ingestão isolada excessiva de sódio leva a edema e
hipertensão.
Os rins são capazes de excretar sódio em excesso.
Mais preocupante é a ingestão excessiva persistente de
sódio. Além do seu papel na hipertensão, a ingestão
excessiva de sal está associada à maior excreção urinária
de cálcio sendo um fator de risco para osteoporose.

Fontes de Sódio
A principal fonte de sódio é o cloreto de sódio (sal) do qual o
sódio constitui 40% de seu peso.
Carne contém mais sódio que os vegetais e grãos.
Exemplo:
31g de bife contém aproximadamente 30mg de Na
31g de hambúguer contém aproximadamente 400mg de Na
½ vegetais congelados preparados sem sal contém 10mg de Na
½ vegetais enlatados contém aproximadamente 260mg de Na

Potássio
O K+ é o principal cátion do fluido intracelular, está presente em
pequenas quantidades no fluido extracelular. A concentração do
potássio sérico normal é de 3,5 a 5mEq/L.
Funções
Juntamente com o sódio, o potássio está envolvido na
Juntamente com o sódio, o potássio está envolvido na
manutenção do equilíbrio hídrico, equilíbrio osmótico e no
equilíbrio ácido-base.
Juntamente com o cálcio é importante na regulação da atividade
neuromuscular.

Potássio
Funções
Promove o crescimento celular.
O conteúdo de potássio no músculo está relacionado à massa
muscular e armazenamento de glicogênio; portanto se o músculo
está sendo formado, um suprimento adequado de potássio é
está sendo formado, um suprimento adequado de potássio é
essencial.

Potássio
O potássio é prontamente absorvido no intestino delgado.
Aproximadamente 80 a 90% do potássio ingerido é excretado na
urina, o restante é perdido nas fezes.
Os rins mantêm os níveis séricos normais mediante sua habilidade
de filtrar, reabsorver e excretar potássio sob a influência da
de filtrar, reabsorver e excretar potássio sob a influência da
aldosterona.

Potássio
FONTES
Em geral, frutas, hortaliças, carne fresca e produtos de laticínio
são boas fontes de potássio.
Teor de K considerado muito alto 300mg/porção (1/2 xícara)
Teor de K considerado muito alto 300mg/porção (1/2 xícara)
Frutas: Abacate, banana, manga, papaia....
Vegetais: Alcachofra, broto de bambu, milho, tomate...

Potássio
Necessidades mínimas estimada de sódio, cloreto e potássio para pessoas sadias
Idade Peso (kg) Sódio (mg) Cloreto (mg) Potássio (mg)
Meses
0-5 4,5 120 180 500
6-11 8,9 200 300 700
Anos
1 11 225 350 1000
2-5 16 300 500 1400
6-9 25 400 600 1600
10-18 50 500 750 2000
10-18 50 500 750 2000
18 70 500 750 2000
-Níveis mais altos são recomendados pela possibilidade do potássio
prevenir a hipertensão.
-A ingestão de potássio é inadequada em um grande número de
americanos 50% por causa do consumo inadequado de frutas e
vegetais.

BOMBA NA e K
Exemplo importante de transporte ativo de Na e K através da membrana
plasmática de todas as células animais.
Nas células vermelhas do sangue a concentração de K no citossol é cerca
de 110mM enquanto que no plasma sanguíneo é apenas de 3mM. Por
outro lado, a concentração de Na no plasma sanguíneo é relativamente
alta perto de 140mM e a concentração deste íon no interior do eritrócito é
de aprox 4mM.
A manutenção destes gradientes através da membrana plasmática
depende do fornecimento de ATP. A membrana do eritrócito contém uma
enzima chamada ATPase transportadora de Na e K que catalisa a
hidrólide de ATP em ADP e fosfato e utiliza a energia assim liberada para
bombear potássio para dentro da célula e Na para fora.
O rim precisa excretar na urina o sódio em excesso e conservar o
potássio no sangue

EQUILÍBRIO ÁCIDO-BASE
Um ácido libera íons de hidrogênio em solução, enquanto que a
base aceita íons em solução.
Um baixo pH sanguíneo indica uma maior concentração de íon
hidrogênio sendo o inverso verdadeiro.
O equilíbrio ácido-base é o estado dinâmico da concentração do
íon hidrogênio.
A manutenção do nível do pH sanguíneo arterial dentro da faixa
normal de 7,35 a 7,45 é crucial para muitas funções fisiológicas e
reações bioquímicas.

Os mecanismos regulatórios dos rins, pulmões e sistema-tampão
capacitam o corpo a manter o nível do pH sanguíneo apesar da
enorme carga ácida pelo consumo alimentar e metabolismo
tecidual.
Produção de ácido
Os ácidos são introduzidos exogenamente pela ingestão de
alimentos precursores de ácido.
alimentos precursores de ácido.
São também gerados endogenamente por meio do metabolismo
tecidual normal. Exemplo:
Os ácidos fosfórico e sulfúrico são produzidos a partir dos
substratos que contém fosfato e aminoácidos eu contém enxofre,
respectivamente. O dióxido de carbono (CO2), um ácido volátil, é
produzido a partir da oxidação doas CHOs, aas e gorduras.

Regulação
Uma série de mecanismos reguladores mantém o pH dentro de
limites fisiológicos muito estreitos.
Em nível celular, os sistemas tampão compostos de ácidos e bases
Em nível celular, os sistemas tampão compostos de ácidos e bases
fracas e seus sais correspondentes minimizam o efeito no pH
causado pela adição de um ácido ou base fraca.
As proteínas e fosfatos são os tampões intracelulares primários.
O sistema bicarbonato/ácido carbônico é o principal tampão
extracelular.

Regulação
O equilíbrio ácido-base também é mantida pelos rins e pulmões.
Os rins regulam a secreção de íon hidrogênio (H+) e reabsorção
de bicarbonato.
de bicarbonato.
Os pulmões controlam a ventilação alveolar, alterando a
intensidade ou a taxa de respiração que por sua vez alteram a
quantidade de CO2 expelido.

DESEQUILÍBRIO ÁCIDO-BASE
Desequilíbrio respiratório
• Acidose respiratória: nível de H2CO3 por retenção de
CO2 (área pulmonar diminuída - enfisema)
• Alcalose respiratória: nível de H2CO3 por expiração
excessiva de CO2 e H2O (exercício intenso, ansiedade)

DESEQUILÍBRIO ÁCIDO-BASE
Desequilíbrio metabólico
Acidose
• concentração de H+ ( pH) ou
• HCO3 por excreção (diarréia, cetoacidose por
diabetes melitus não controlado, dieta com alto teor de
diabetes melitus não controlado, dieta com alto teor de
gordura e sem CHO)
Alcalose
• concentração de H+ ( pH) ou
• HCO3 por excreção (diuréticos, perda de cloreto,
vômito)

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